Entenda a Energia e a Potência das Ondas

A potência das ondas é muito utilizada para se calcular o poder de geração de energia das ondas, as tecnologias utilizadas para se coletar a energia das ondas ainda estão em desenvolvimento em todo o mundo, já houve algumas tentativas de usá-la desde 1890.

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A força das ondas é diferente da força das marés, que captura a energia da corrente causada pela atração gravitacional do Sol e da Lua. Ondas e marés também são diferentes das correntes oceânicas causadas por outras forças, incluindo a arrebentação das ondas, o vento, o efeito de Coriolis e diferenças de temperatura e salinidade.

Potência média das ondas do mar nos oceanos do mundo.

Em 2000, o primeiro dispositivo comercial de energia de ondas do mundo, o Islay LIMPET foi instalado na costa de Islay, na Escócia, e conectado à grade de distribuição de energia elétrica daquele país. Em 2008, foi inaugurada em Portugal, no Parque das Ondas de Aguçadoura, a primeira fazenda experimental de ondas múltiplas com múltiplos geradores.

O Pelamis foi uma tecnologia que usava o movimento das ondas da superfície do oceano para gerar eletricidade. A máquina era composta de seções conectadas que flexionam e dobram quando as ondas passam; é esse movimento que é usado para gerar eletricidade (figura abaixo).

Pelamis - dispositivo de captação de energia das ondas - foto: Ocean Power Delivery

Leia aqui um artigo sobre as principais tecnologias de extração de energia das ondas já em funcionamento no mundo.

Conceitos Físicos

As ondas são geradas pelo vento quando este sopra sobre a superfície do mar. Em geral, as ondas maiores são as mais potentes, mas a potência da onda também é determinada pela velocidade da onda, o comprimento de onda e a densidade da água.

Energia das ondas

Em uma área do mar de 1 metro quadrado, a densidade de energia média das ondas é proporcional à altura da significativa da onda elevada ao quadrado, de acordo com a teoria das ondas lineares:

E = ρ g ( Hs )² / 16 

Onde E é a densidade média de energia das ondas por unidade de área horizontal, medida em Joules por metro quadrado ( J / m² ), e corresponde à soma da densidade da energia cinética com a energia potencial das ondas nesta área de 1 metro quadrado de área do oceano. 

ρ é o valor da densidade da água do mar, que é em média igual a 1035 quilogramas / m³, g é o valor da aceleração da gravidade, igual a 9,85 metros por segundo ao quadrado e Hs é a altura significativa das ondas.

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As ondas se propagam sobre a superfície do oceano, sendo que a energia das ondas é transportada horizontalmente durante a propagação das ondas. A taxa média de transporte da energia das ondas através de um plano de largura unitária, paralelo a uma crista de onda, é chamada de Potência das Ondas ou Fluxo de Energia das Ondas (veja figura abaixo).

Potência das ondas

O fluxo de energia é a potência total que as ondas transportam, mas nenhum dispositivo de coleta de energia das ondas consegue absorver toda esta energia. Este fluxo é a soma do transporte de energia potencial e cinética das ondas. Assim, através do fluxo de energia total (Potência Total das Ondas), podemos compreender como ocorre a transmissão da energia pelas ondas, à medida que esta percorre a plataforma continental até atingir a praia. Esta é a energia disponível no pico de surf.

Para a análise do fluxo de energia em uma onda individual, considera-se a energia total (cinética e potencial) por unidade de área. Assim, de forma simplificada, pode-se representar o fluxo de energia (P) através da equação:

P = (Hs)² x Tp / 2   kW/m

Onde P é a potência média por metro de frente de onda, Hs é a altura significativa das ondas, e Tp é o período de pico das ondas.

Exemplo: Considere ondas com uma altura significativa de 3 metros e um período de pico de 8 segundos. Usando a fórmula chegamos à potência de 36 kilowatts por metro de frente de onda:

P = (3,0)² x 8 / 2 = 36 kW/m

Isso significa dizer que a cada metro de frente de onda, haverá uma média de 36 quilowatts de potência sendo entregue pelas ondas, ou seja, 36 mil Joules por segundo passando por metro de frente de onda.

Numa tempestades em que as ondas têm cerca de 10 metros de altura significativa, e um período de cerca de 15 segundos. De acordo com a fórmula acima, essas ondas carregam cerca de 1,5 MW (megawatts) de potência em cada metro de frente de onda.

O Surfguru agora está entregando as medidas de energia e potência das ondas na forma de gráficos e tabelas. o padrão de visualização destes dados na forma de gráfico é mostrando a energia das ondas como barras verticais, enquanto a potência das ondas é mostrada na forma de cores, mas o usuário poderá inverter esta ordem apenas apertando um botão no topo do gráfico se assim desejar.

ALOHA!

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